(57)【要約】【課題】被加工体の被刻印面の損傷及び剥れを抑制するマーキング装置用振動ペンを提供する。【解決手段】スタイラス４の先端が被刻印面を打刻する際に、被刻印面を押圧する平坦面１３ｄを有する押圧部材１３がスタイラス４の先端側に備えられていることを特徴とするマーキング装置用振動ペン。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工体の被刻印面に垂直な方向にスタイラスを振動させながら当該被刻印面に当該スタイラスの先端を打刻するマーキング装置用振動ペンであって、
前記スタイラスの先端が前記被刻印面を打刻する際に、当該被刻印面を押圧する平坦面を有する押圧部材が前記スタイラスの先端側に備えられていることを特徴とするマーキング装置用振動ペン。
【請求項２】
前記押圧部材の前記平坦面から前記スタイラスの先端が突出していることを特徴とする請求項１に記載のマーキング装置用振動ペン。
【請求項３】
前記押圧部材の前記平坦面が、前記スタイラスの振動方向と垂直となるように設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のマーキング装置用振動ペン。
【請求項４】
前記スタイラスの先端と前記押圧部材の前記平坦面とが密着されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のマーキング装置用振動ペン。
【請求項５】
前記押圧部材の前記平坦面が、前記スタイラスの先端を取り囲むように設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のマーキング装置用振動ペン。
【請求項６】
前記押圧部材の前記平坦面が樹脂面であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のマーキング装置用振動ペン。
【請求項７】
前記押圧部材が前記スタイラスから着脱自在とされていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のマーキング装置用振動ペン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マーキング装置用振動ペンの改良に関するものであり、特に、被刻印面の剥れを抑制する構造を有するマーキング装置用振動ペンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車や建設機械などの自動化された工場においては、ロット番号等の英数字や合いマークの刻印を行うために、マーキング装置が使用されている。例えば下記特許文献１には、往復運動するピストンと、このピストンの往復運動に追従して先端部でワーク表面を打刻するスタイラスとを備えたマーキング装置用の振動ペンが開示されている。
【０００３】
この振動ペンのスタイラス先端を機械部品の被刻印部に押し当てて、圧縮性流体を利用してスタイラス固定部およびスタイラスを振動させることにより、ワーク表面に刻印を打刻することができる。このスタイラスを振動ペンごと移動させることにより、機械部品の被刻印部の表面（被刻印面）に、スタイラスの軌跡に沿った溝を形成することができる。このようにして、機械部品の被刻印部に文字、数字、記号などをマーキングすることができる。また、スタイラスを一カ所で振動させるとその部分にドットが形成されるので、このドットを所定のパターンに複数形成することにより、いわゆる二次元コードを形成することができる。
【０００４】
ここで、図４（ａ）及び図４（ｂ）は、従来のマーキング装置用振動ペンの動作を説明する模式図である。通常、被加工体が一般的な機械部品である場合、図４（ａ）に示すように、被刻印部の表面（被刻印面）Ｓは、スタイラス１０４の打刻によって溝Ｈが形成される際に塑性変形する。この塑性変形により、被加工体の一部が被刻印面Ｓの上方に押し出されて被刻印面Ｓが盛り上がってしまう。
【０００５】
ところで、例えばアルミ鋳造品等のような鋳造物の表面には、複数の層が形成されている場合がある。このような表面に複数の層を有する被加工体を、特許文献１に記載されるような従来の振動ペンで打刻すると、振動ペンの打刻時の振動やスタイラス１０４の接触により、塑性変形して盛り上がった部分に亀裂が入ってしまう場合があった。これにより、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、被刻印面Ｓの表層Ｐの一部が被加工体から剥れてしまい、被刻印面Ｓが著しく傷ついてしまうという問題があった。
【特許文献１】特開平１１−９９７９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、被加工体の被刻印面の損傷及び剥れを抑制するマーキング装置用振動ペンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。すなわち、
本発明のマーキング装置用振動ペンは、被加工体の被刻印面に垂直な方向にスタイラスを振動させながら当該被刻印面に当該スタイラスの先端を打刻するマーキング装置用振動ペンであって、前記スタイラスの先端が前記被刻印面を打刻する際に、当該被刻印面を押圧する平坦面を有する押圧部材が前記スタイラスの先端側に備えられていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明のマーキング装置用振動ペンは、前記押圧部材の前記平坦面から前記スタイラスの先端が突出していることが好ましい。さらに、前記押圧部材の前記平坦面が、前記スタイラスの振動方向と垂直となるように設けられていることが好ましい。更にまた、前記スタイラスの先端と前記押圧部材の前記平坦面とが密着されていることが好ましい。また、前記押圧部材の前記平坦面が、前記スタイラスの先端を取り囲むように設けられていることが好ましい。
【０００９】
さらに、本発明のマーキング装置用振動ペンは、前記押圧部材の前記平坦面が樹脂面であることが好ましい。更にまた、前記押圧部材が前記スタイラスから着脱自在とされていることが好ましい。
【００１０】
上記の構成によれば、スタイラスの先端が被刻印面を刻印すると同時にこのスタイラスの先端側に設けられた押圧部材の平坦面が被加工体の被刻印面を押圧するため、スタイラスの打刻による歪みが被刻印面より内部に拡散される。これにより、被加工体の一部が被刻印面の上方に押し出されて被刻印面が盛り上がることがない。したがって、被加工体の被刻印面の損傷及び剥れを抑制することができる。
【００１１】
また、上記構成によれば、押圧部材の平坦面から突出されたスタイラスの先端を確実に被刻印面に打刻することができる。さらに、平坦面がスタイラスの振動方向と垂直とされているため、平坦面を被刻印面に確実に押圧させることができる。更にまた、押圧部材の平坦面とスタイラスの先端とが密着されているため、平坦面とスタイラスの先端との隙間から被刻印面が盛り上がることがない。また、押圧部材の平坦面がスタイラスの先端を取り囲むように設けられているため、スタイラスの先端周囲の部分から被刻印面が盛り上がることがない。したがって、被加工体の被刻印面の損傷及び剥れをより確実に抑制することができる。
【００１２】
さらに、上記構成によれば、押圧部材の平坦面が樹脂面であるため、被加工体の被刻印面よりもやわらかく、平坦面が被刻印面を押圧する際の被刻印面の損傷を低減することができる。更にまた上記構成によれば、使用によって押圧部材が消耗した場合であっても押圧部材のみを交換することができる。これにより、スタイラス全体を交換する必要がないため、ランニングコストを低減することができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明のマーキング装置用振動ペンによれば、被加工体の被刻印面の損傷及び剥れを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を適用した実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下の図１〜図３は、マーキング装置用振動ペンの構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際のマーキング装置用振動ペンの寸法関係とは異なる場合がある。
【００１５】
図１は、本発明を適用した一実施形態のマーキング装置用振動ペンを示す断面模式図である。図１に示すように、本実施形態のマーキング装置用振動ペン１は、シリンダ室２Ａと内部空間２Ｂとを有するペンホルダ２と、シリンダ室２Ａに往復自在に設けられたピストン３と、このピストン３のピストン軸３ｃの先端に取り付けられたスタイラス４と、内部空間２Ｂに設けられてピストン軸３ｃが貫通する軸受ホルダ５と、ピストン３をピストン軸３ｃの長手方向に振動させる振動部（振動手段）６と、ピストン３を振動部６寄りに付勢させるコイルばね７とを具備して概略構成されている。
【００１６】
ペンホルダ２は、ペンホルダ本体８とオリフィス９とが一体化されて構成されている。
ペンホルダ本体８は、中空円筒状の部材であり、内部には内周面８ａにより区画されてなる内部空間２Ｂが形成されている。この内部空間２Ｂの先端側には、棒状のピストン軸３ｃを案内するための軸受ホルダ５が備えられている。また、内部空間２Ｂの先端側の周囲には排気口８ｂが設けられており、この排気口８ｂを介して内部空間２Ｂからペンホルダ２の外側に圧縮空気等の流体を排気できるようになっている。
【００１７】
オリフィス９は、有底円筒状の部材であり、内部には内周面９ａにより区画されてなるシリンダ室２Ａが形成されている。そして、オリフィス９は、ペンホルダ本体８の基端側に装着されることにより、ペンホルダ本体８と一体化されてペンホルダ２を構成している。また、オリフィス９の底部には、図示略の圧縮空気室とシリンダ室２Ａとを連通する供給口９ｂが設けられており、この供給口９ｂ介して圧縮空気室からシリンダ室２Ａに圧縮空気を供給できるようになっている。
【００１８】
ピストン３は、円筒状の小径部３ａと、この小径部３ａの先端から突出する円板状の大径部３ｂと、小径部３ａから延在されたピストン軸３ｃとから構成されており、ペンホルダ２のシリンダ室２Ａ内に往復自在に収納されている。また、小径部３ａの周側部には、ゴム製のＯリング１０がはめ込まれている。このＯリング１０は、シリンダ室２Ａの内周面９ａに密着されており、内周面９ａに対して摺動自在とされている。また、Ｏリング１０は大径部３ｂによって内部空間２Ｂ側への脱落が防止されている。
【００１９】
また、図１に示すように、内部空間２Ｂ内において軸受ホルダ５とピストン３の大径部３ｂとの間にコイルばね７が配置されている。このコイルばね７が大径部３ｂをオリフィス９の供給口９ｂ側に付勢することによって、ピストン３全体がペンホルダ２の供給口９ｂ側に付勢される。そして、図１に示すようにピストン３が圧縮コイルバネ７に付勢されて後退位置にある場合において、ピストン３のＯリング１０がシリンダ室２Ａ内に配置されることで、シリンダ室２Ａと内部空間２Ｂとがそれぞれ区画されている。一方、ピストン３が圧縮コイルバネ７に抗して前進位置となる場合には、シリンダ室２Ａと内部空間２Ｂとが連通するように構成されている。
【００２０】
軸受ホルダ５は、円筒状の部材であり、内部空間２Ｂ内にペンホルダ本体８の先端を閉塞するように、この内部空間２Ｂの内側から外側に亘って設けられている。また、軸受ホルダ５にはピストン軸３ｃが貫通されており、基端及び先端にはピストン軸３ｃを摺動可能に支持する一対の軸受１１，１１が備えられている。
【００２１】
また、図示略の圧縮空気室がオリフィス９の供給口９ｂを介してペンホルダ２のシリンダ室２Ａと連通されており、シリンダ室２Ａに圧縮空気を供給可能とされている。以上説明したように、オリフィス９、シリンダ３、Ｏリング１０およびコイルばね７によって振動部（振動手段）６が構成されている。
【００２２】
図２は、本実施形態のマーキング装置用振動ペンに備えられたスタイラスの先端部分を示す拡大模式図である。図２に示すように、ピストン軸３ｃの先端には、スタイラス４が連結部材１２によって着脱自在に取り付けられている。このスタイラス４は、ピストン軸３ｃに接続される略円筒状の本体部４ａと、本体部４ａの先端側に設けられて最先端が略円錐形状の打刻部４ｂとから概略構成されている。本体部４ａの外径は打刻部４ｂの外径よりも大きく設定され、本体部４ａと打刻部４ｂとの間の周方向に亘って段部が形成されており、この段部が被係止部４ｃとされている。スタイラス４は例えば超硬合金等の硬質材料を主体として構成されている。なお、スタイラス４は、全体を超硬合金で構成しても良く、打刻部４ｂの円錐形状の先端のみをダイヤモンド焼結体若しくは立方晶窒化ホウ素結晶体で構成し、その他の部分を超硬合金で構成してもよい。
【００２３】
一方、ピストン軸３ｃの先端側には、ピストン軸３ｃの外径よりも更に小さな外径の被装着部３ｃ１が形成されている。被装着部３ｃ１の外径は、スタイラス４の本体部４ａの外径とほぼ同じ大きさに設定されている。そして、この被装着部３ｃ１にスタイラス４の本体部４ａが当接されている。また、被装着部３ｃ１には連結部材１２を装着するための雄ネジ部３ｃ２が設けられている。
【００２４】
スタイラス４の打刻部４ｂには、押圧部材１３が連結部材１２によって着脱自在に取り付けられている。この押圧部材１３は、図２に示すように、先端が塞がれた有底筒状の本体部１３ａと、本体部１３ａの基端側に設けられた大径部１３ｂとから概略構成されている。大径部１３ｂの外径は、本体部１３ａの外径よりも大きく設定されている。また、本体部１３ａと大径部１３ｂとの間の周方向に亘って段部が形成されており、この段部が被係合部１３ｃとされている。
【００２５】
押圧部材１３の本体部１３ａの先端を閉塞する底部には、被加工体の被刻印面を押圧するための平坦面１３ｄが形成されている。さらに、平坦面１３ｄには開口部１３ｅが形成されている。押圧部材１３の平坦面１３ｄの材質には、例えばＭＣナイロン、ポリウレタンゴム等の樹脂が用いることができるが、これに限定されるものではない。被加工物よりもやわらかく、被打刻面に損傷を与えることなく押圧することができる材質であればよく、例えば、錫、鉛等の軟質金属を用いることもできる。
【００２６】
押圧部材１３の本体部１３ａには、基端から先端にわたって貫通孔１３ｆが形成されている。そして、この貫通孔１３ｆの先端側の開口が開口部１３ｅとされている。また、貫通孔１３ｆの内径は、基端から先端に向けて漸次縮径されており、貫通孔１３ｆがスタイラス４の打刻部４ｂと対応する形状とされている。これにより、押圧部材１３の本体部１３ａにスタイラス４の打刻部４ｂを収納可能とされており、貫通孔１３ｆにスタイラス４の打刻部４ｂが係止されると共に、平坦面１３ｄの開口部１３ｅから打刻部４ｂの先端を突出させることができる。
【００２７】
次に連結部材１２は、有底筒状の部材であり、ピストン軸３ｃの被装着部３ｃ１およびスタイラス４ならびに押圧部材１３を覆う中空筒状のカバー部１２ａと、カバー部１２ａの一端側を塞ぐ壁面部１２ｂとから構成されている。また、壁面部１２ｂには、押圧部材１３の被係合部１３ｃと係合されると共に押圧部材１３の本体部１３ａ及びスタイラス４の打刻部４ｂの先端を突出させる貫通孔１２ｃが設けられている。また、カバー部１２ａの内径は、基端側が大きく、先端側が小さく設定されており、大径部と小径部との間の周方向に亘って段部が形成されている。そして、この段部がスタイラス４の被係止部４ｃを係止する係止部１２ｄとされている。更にカバー部１２ａの大径部の内周面１２ｅには雌ネジ部１２ｆが設けられている。
【００２８】
そして、連結部材１２の内部に押圧部材１３を平坦面１３ｄがスタイラス４の振動方向と垂直となるように挿入する。この際、壁面部１２ｂの貫通孔１２ｃから押圧部材１３の本体部１３ａを突出させて、貫通孔１２ｃと押圧部材１３の被係合部１３ｃとを係合させる。次に、スタイラス４の本体部４をピストン軸３ｃの被装着部３ｃ１に当接させるとともに、押圧部材１３を挿入した連結部材１２をスタイラス４の打刻部４ｂから被せる。この際、打刻部４ｂの先端を押圧部材１３の貫通孔１３ｆの内部に密着させて、押圧部材１３の平坦面１３ｄから突出させる。これにより、打刻部４ｂの先端と押圧部材１３の平坦面１３ｄとが密着されると前記平坦面１３ｄが、打刻部４ｂの先端を取り囲むように設けられる。
【００２９】
次に、連結部材１２の雌ネジ部１２ｆをピストン軸３ｃの雄ネジ部３ｃ２に装着する。これにより、スタイラス４の被係止部４ｃが連結部材１２の係止部１２ｄに係止されて、スタイラス４がピストン軸３ｃに着脱自在に取り付けられる。また、押圧部材１３は、スタイラス４の打刻部４ｂと連結部材とによって挟まれて、スタイラス４に着脱自在に取り付けられる。
【００３０】
次に、本実施形態のマーキング装置用振動ペン１の動作を説明する。図１に示すように、初期状態において、ピストン３が圧縮コイルバネ７によって供給口９ｂ側に付勢されている。この状態において、図示略の圧縮空気室から供給口９ｂを介してペンホルダ２のシリンダ室２Ａ内に供給すると、シリンダ３に対して圧縮コイルバネ７の付勢力よりも大きな圧力が加わる。これにより、圧縮コイルバネ７によって付勢されているピストン３がシリンダ室２Ａから内部空間２Ｂ側に押し下げられる。
【００３１】
ピストン３が内部空間２Ｂ側に押し下げられると、Ｏリング１０の位置がシリンダ室２Ａの内周面９ａよりも先端側に移動する。すると、Ｏリング１０と内周面９ａとの密着状態が解消されて、Ｏリング１０と内部空間２Ｂの内周面８ａとの間に隙間が生じる。これにより、シリンダ室２Ａと内部空間２Ｂとが連通されて、ピストン３を付勢していた圧縮空気がこの隙間からシリンダ室２Ａの先端側に流れる。そして、この圧縮空気は、排気口８ｂからペンホルダ２の内部空間２Ｂの外側に放出される。これにより、ピストン３を付勢していた圧縮空気の圧力が低下し、圧縮コイルバネ７の付勢力がこの低下した圧力に打ち勝ってピストン３を再び供給口９ｂ側に付勢させる。
【００３２】
ピストン３が後退位置に戻ると、再度、圧縮空気によりピストン３が押されて前進する。この動作を繰り返すことで、ピストン３を介してスタイラス４を往復振動させることができる。
【００３３】
図３は、本実施形態のマーキング装置用振動ペンに備えられたスタイラスのマーキング時の動作を説明する模式図であり、図３（ａ）は側面図を、図３（ｂ）は平面図をそれぞれ示している。上述したように、往復振動するスタイラス４の先端を被加工体の被刻印面Ｓに押し付けることにより、被刻印面Ｓ上に窪みが形成される。この窪みを複数形成することで、被刻印面Ｓ上に２次元バーコードをマーキングすることができる。また、振動するスタイラス４を被刻印面Ｓに押し当てながら移動させると、その移動の軌跡に沿って溝Ｈが形成される。スタイラス４の移動方向を任意に制御することで、被刻印面Ｓ上に数字や文字や記号等をマーキングすることができる。
【００３４】
ここで、図３に示すように、本実施形態のマーキング装置用振動ペン１によれば、スタイラス４の打刻部４ｂ先端が被刻印面Ｓを刻印すると同時にこのスタイラス４の先端側に設けられた押圧部材１３の平坦面１３ｄが被加工体の被刻印面Ｓを押圧する。これにより、スタイラスの打刻による歪みが被刻印面Ｓより内部に拡散されるため、被加工体の一部が被刻印面Ｓの上方に押し出されて被刻印面Ｓが盛り上がることがない。したがって、被加工体がアルミ鋳造品等のように被刻印面Ｓに表層Ｐが形成されている場合であっても、被加工体の被刻印面Ｓの損傷及び剥れを抑制することができる。
【００３５】
また、本実施形態のマーキング装置用振動ペン１によれば、押圧部材１３の平坦面１３ｄから突出されたスタイラス４の先端を確実に被刻印面Ｓに打刻することができる。さらに、平坦面１３ｄがスタイラス４の振動方向と垂直とされるため、平坦面１３ｄを被刻印面Ｓに確実に押圧させることができる。更にまた、押圧部材１３の貫通孔１３ｆとスタイラス４の打刻部４ｂの先端とが密着されているため、平坦面１３ｄと打刻部４ｂの先端との間に隙間が生じない。また、押圧部材１３の平坦面１３ｄがスタイラス４の打刻部４ｂ先端を取り囲むように設けられているため、スタイラス４の打刻部４ｂの先端周囲から被刻印面Ｓが盛り上がることがない。したがって、被加工体の被刻印面Ｓの損傷及び剥れをより確実に抑制することができる。
【００３６】
さらに、本実施形態のマーキング装置用振動ペン１によれば、押圧部材１３の平坦面１３ｄが樹脂面であるため、被加工体の被刻印面Ｓよりもやわらかく、平坦面１３ｄが被刻印面Ｓを押圧する際の被刻印面Ｓの損傷を低減することができる。更に、使用によって押圧部材１３が消耗した場合であっても押圧部材１３のみを交換することができる。これにより、スタイラス４全体を交換する必要がないため、ランニングコストを低減することができる。
【００３７】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、上述の実施形態のマーキング装置用振動ペン１では、スタイラス４と押圧部材１３とを別々の部材としているが、スタイラスと押圧部材とを一体成形することによりスタイラスの先端側に押圧部を設けてもよい。この場合には、スタイラスの打刻部の外周に樹脂部材をインサート成形やアウトサート成形することにより一体化することができる。
また、上述の実施形態のマーキング装置用振動ペン１では、ピストン軸３ｃとスタイラス４とが個別の部材としているが、ピストン軸とスタイラスとを一体化してもよい。すなわち、棒状のスタイラスを直接ピストンと接続してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は、本発明を適用した一実施形態のマーキング装置用振動ペンを示す断面模式図である。
【図２】図２は、本実施形態のマーキング装置用振動ペンに備えられたスタイラスの先端部分を示す拡大模式図である。
【図３】図３は、本実施形態のマーキング装置用振動ペンに備えられたスタイラスのマーキング時の動作を説明する模式図であり、図３（ａ）は側面図を、図３（ｂ）は平面図をそれぞれ示す。
【図４】図４は、従来のマーキング装置用振動ペンの動作を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００３９】
１…マーキング装置用振動ペン、２…ペンホルダ、２Ａ…シリンダ室、２Ｂ…内部空間、３…ピストン、３ｃ…ピストン軸、４…スタイラス、４ｂ…打刻部、５…軸受ホルダ、６…振動部（振動手段）、７…コイルばね、８…ペンホルダ本体、９…オリフィス、９ｂ…供給口、１０…Ｏリング、１１…軸受、１２…連結部材、１３…押圧部材、１３ｄ…平坦面、Ｓ…被刻印面、Ｈ…溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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